Impact of hypomagnesemia on the subpopulation composition of maternal peripheral blood lymphocytes in gestosis-complicated pregnancy

Makulova M.V., Selyutin A.V., Selkov S.A.

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University, Ministry of Health of Russia, Saint-Petersburg 197022, L. Tolstogo str. 6/8, Russia; D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology, Northwestern Branch, Russian Academy of Medical Sciences, Saint Petersburg 199034, Mendeleevskaya liniya 3, Russia
Objective: to study a relationship between the concentration of magnesium and the level of individual maternal peripheral blood lymphocyte subpopulations in gestosis.
Subjects and methods. One hundred and fifteen pregnant women, including 30 with gestosis-uncomplicated pregnancy, 30 with mild gestosis, 32 with moderate gestosis, and 23 with severe gestosis, were examined. Flow cytofluorometry was used to determine the content of lymphocyte subpopulations in all the pregnant women, by applying standard monoclonal antibody kits.
Results. Moderate and severe hypomagnesemia was significantly more frequently found in 43% of the pregnant women. In hypomagnesemia, the women with gestosis had a significantly lower blood regulatory T lymphocyte levels and a higher immunoregulatory index than those with normal magnesium concentrations.
Conclusion. Hypomagnesemia causes a change in the subpopulation composition of maternal blood lymphocytes in gestosis.

Keywords

gestosis
magnesium
regulatory T lymphocytes
natural killer cells

Гестоз — тяжелое осложнение второй половины беременности, характеризующееся полиорганной недостаточностью и проявляющееся триадой симптомов: отеками, протеинурией и артериальной гипертензией, реже — судорогами и комой [1]. Он осложняет течение около 10% беременностей во всем мире [2] и около 17% беременностей в России [3].

Гестоз продолжает занимать одно из лидирующих мест в структуре материнской и детской заболеваемости и смертности [4–6].

Гестоз сопровождается гипомагнемией (снижением концентрации магния в крови ниже 0,8 ммоль/л) [7].

По данным некоторых исследователей, даже у здоровых беременных женщин в третьем триместре может наблюдаться гипомагнемия [8]. При гестозе она выявляется чаще, а уровень магния в крови снижается параллельно утяжелению его клинических проявлений [8, 9].

Согласно ранее проведенным исследованиям, уровень магния может влиять на специфический и неспецифический иммунный ответ [10]. Магний необходим для осуществления межклеточных контактов и взаимодействия иммунокомпетентных клеток между собой и со структурными элементами [11, 12]. Не менее 20 магний-зависимых белков непосредственно задействованы в функционировании сигнальных путей в иммунной системе – в частности, через передачу сигнала от цитокина TNFα (фактор некроза опухоли) и регулировку уровня аденозина [13]. Двухвалентные ионы магния имеют важное значение для функционирования активного центра молекул интегринов регуляторных Т-лимфоцитов и связывания ими лигандов. В физиологических условиях центр адгезии, зависимый от ионов двухвалентных металлов — MIDAS (Metal ion-dependent adhesion site), содержит ион Mg2+, скрепленный 5 связями с 3 петлями полипептидной цепи домена [14].

Количество исследований, посвященных изучению влияния магния на содержание клеток иммунной системы, невелико. Согласно их результатам, лимфопролиферация Т-клеток в ответ на митогены снижается при отсутствии магния [15]. Его дефицит также способствует снижению дифференцировки и цитотоксичности Т-киллеров, числа полноценных Т-хелперов и фагоцитов, но при этом приводит к увеличению популяция Т-супрессоров [11, 15]. Магний стимулирует продукцию цитотоксических антител и активирует их [15], а дефицит ведет к нарушению антител-зависимого цитолиза [11].

В целом формирующаяся при гестозе структурно-функциональная недостаточность системы иммунитета проявляется снижением общего числа лимфоцитов в крови и их субпопуляций: Т-хелперов и цитотоксических Т-лимфоцитов [16, 17]. При гестозе отмечается тенденция к повышению содержания T-хелперов 1-го типа [18–20] и снижению дифференцировки T-хелперов 2-го типа [6], что может снижать толерантность материнской иммунной системы. В некоторых исследованиях отмечено снижение количества регуляторных Т (Treg) лимфоцитов при гестозе [13, 21–24], в то время как в других обнаружено стабильное содержание Treg клеток при данном осложнении беременности [18, 21].

В.А. Михайлова с соавт. отмечают также снижение числа CD4+ лимфоцитов, экспрессирующих CD47, а соответственно, снижение экстратимической дифференцировки Тreg-клеток [17]. По данным ряда авторов, в крови матери при гестозе увеличивается содержание активированных лимфоцитов, цитотоксических Т-лимфоцитов, NKT-клеток, снижается иммунорегуляторный индекс [25]. При гестозе также наблюдают повышение содержания и активности NK клеток [26].

Целью настоящего исследования стало изучение особенностей субпопуляционного состава лимфоцитов периферической крови матери при снижении уровня магния в крови у беременных с не осложненной и осложненной гестозом беременностью.

Материал и методы исследования

В исследование были включены 115 беременных, находившихся на лечении в институте акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта, из которых в основную группу вошли 85 беременных с гестозом, а в группу контроля – 30 женщин с не осложненным гестозом течением беременности. Пациентки основной группы были разделены на 3 подгруппы: подгруппу 1 составили беременные с гестозом легкой степени тяжести (n=30), подгруппу 2 – с гестозом средней степени тяжести (n=32), подгруппу 3 – с гестозом тяжелой степени (n=23). Все обследованные женщины имели одноплодную беременность и не имели тяжелой соматической патологии, сахарного диабета на инсулинотерапии, острых хронических инфекционных и аутоиммунных заболеваний или их обострения.

Всем беременным проводилось общее клинико-лабораторное обследование, балльная оценка степени тяжести гестоза с использованием шкалы, модифицированной акад. РАМН Г.М. Савельевой с соавт. [27], и определение содержания отдельных субпопуляций лимфоцитов в периферической крови с помощью стандартных наборов (Becton-Dickinson, США) методом проточной цитофлуориметрии на проточном цитофлуориметре FACSCanto II («Beckton Dickinson», США). Статистическая обработка результатов проводилась с использованием программы Statistica 7.0, с применением критерия Шапиро–Уилкса, рангового дисперсионного анализа Краскела–Уоллиса, медианного теста, критерия Спирмена. Данные в статье представлены в виде: медиана [верхний квартиль; нижний квартиль] и нижний квартиль медиана верхний квартиль.

Результаты исследования и обсуждение

По результатам оценки концентрации магния в крови у женщин обследованных групп было выявлено, что при беременности, осложненной гестозом, она составила 0,81 [0,76; 0,87] ммоль/л и достоверно не отличалась от таковой при не осложненной беременности (0,80 [0,77; 0,83] ммоль/л) (p>0,05). Концентрация магния в крови снижалась с нарастанием степени тяжести гестоза: при легкой степени она составила 0,85 [0,81; 0,87] ммоль/л, при средней степени – 0,80 [0,75; 0,90] ммоль/л (p1-2>0,05; p2-3>0,05), при тяжелой – 0,78 [0,74; 0,85] ммоль/л (p1-3<0,05).

При этом гипомагнемия выявлялась у 26% женщин с не осложненной гестозом беременностью и у 43% беременных с гестозом (p>0,05). При гестозе средней (34,5%) и тяжелой (56,5%) степени гипомагнемия выявлялась достоверно чаще, чем при легкой степени (13,6%) (p1-2<0,05; p1-3<0,05).

Учитывая данные литературы о влиянии магния на клетки иммунной системы, мы оценили наличие взаимосвязи между уровнем магния и содержанием отдельных субпопуляций лимфоцитов в периферической крови матери. В результате проведенного анализа была выявлена отрицательная связь между концентрацией магния и содержанием NK-клеток (r=-0,83; p<0,001), регуляторных Т-лимфоцитов (r=-0,35; p=0,03) и Т-хелперов (r=-0,33; p=0,018), а также показателем иммунорегуляторного индекса (r=-0,37; p=0,0095).

Учитывая выявленные взаимосвязи между концентрацией магния и содержанием отдельных субпопуляций лимфоцитов в крови, на следующем этапе мы оценили содержание субпопуляций лимфоцитов в периферической крови у женщин с гипомагнемией в сравнении с женщинами с нормальным уровнем магния при не осложненной и осложненной гестозом беременности.

Абсолютное содержание (табл. 1) CD3+ лимфоцитов, Т-хелперов (CD4+), цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8+), регуляторных Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов, NKT и NK клеток при гипомагнемии у женщин с не осложненным и осложненным гестозом различной степени тяжести течением беременности достоверно не отличалось от такового у женщин с нормальным уровнем магния в крови (p>0,05). Однако отмечено, что у беременных с гипомагнемией абсолютное содержание регуляторных Т-лимфоцитов несколько ниже, а натуральных киллеров – выше, чем у женщин с нормальным уровнем магния в крови в тех же группах.

Относительное содержание (табл. 2) CD3+ лимфоцитов, Т-хелперов (CD4+), цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8+), регуляторных Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов, NKT и NK клеток при гипомагнемии у женщин с не осложненным и осложненным гестозом различной степени тяжести течением беременности достоверно не отличалось от такового у женщин с нормальным уровнем магния в крови (p>0,05). Однако отмечено, что у беременных с гипомагнемией при тяжелом гестозе относительное содержание регуляторных Т-лимфоцитов было достоверно ниже, чем у женщин с нормальным уровнем магния в крови в той же подгруппе (p<0,05). Относительное содержание Т-хелперов, NKT и NK клеток у женщин с гипомагнемией как при не осложненной, так и при осложненной гестозом беременности было несколько выше, чем у женщин с нормальным уровнем магния в тех же группах (p>0,05). При этом относительное содержание цитотоксических Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов у беременных с гипомагнемией при гестозе несколько ниже, чем у женщин с нормальной концентрацией магния в крови (p>0,05). Показатель иммунорегуляторного индекса у беременных со сниженным уровнем магния в крови при гестозе составил 2,40 [2,07; 2,70] и был достоверно выше (p<0,05), чем у женщин с нормальным уровнем магния в той же группе (1,74 [1,41; 2,33]).

Таким образом, по результатам нашего исследования при гестозе на фоне гипомагнемии в периферической крови матери происходит достоверное снижение содержания регуляторных Т-лимфоцитов, а также повышение числа Т-хелперов со снижением количества цитотоксических Т-лимфоцитов, приводящее к достоверному повышению показателя иммунорегуляторного индекса.

На основании данных, полученных в ходе проведенного нами исследования и данных литературы, можно предположить следующий механизм влияния гипомагнемии на взаимодействие клеток иммунной системы при гестозе. Снижение уровня магния приводит к снижению содержания регуляторных Т-лимфоцитов и повышению содержания Т-хелперов и натуральных киллеров. Повышение концентрации молекулы межклеточной адгезии 1 (sICAM-1) в сыворотке крови, происходящее в результате активации клеток эндотелия при гестозе [28], может способствовать повышению адгезии лимфоцитов к эндотелию [17] и нарушению их функции. Снижение содержания цитотоксических Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов в крови при гестозе, вероятно, может быть связано с повышением миграции этих субпопуляций лимфоцитов в децидуальную оболочку и реализацией их повреждающего действия при снижении контроля со стороны регуляторных Т-лимфоцитов.

Заключение

На основании результатов проведенного нами исследования можно сделать следующие выводы: 1) гипомагнемия выявляется у 43% беременных с гестозом, достоверно чаще – средней и тяжелой степени тяжести; 2) содержание регуляторных Т-лимфоцитов при гипомагнемии у беременных с гестозом достоверно ниже, чем при нормальном уровне магния в крови; 3) содержание Т-хелперов и цитотоксических Т-лимфоцитов при гипомагнемии статистически значимо не изменяется, но приводит к достоверному повышению показателя иммунорегуляторного индекса.

Влияние магния на содержание иммунокомпетентных клеток в крови матери при осложненной гестозом беременности, несомненно, требует дальнейшего изучения.

Supplementary Materials

  1. Table 1. Lymphocytes subpopulation rate (thousand/uL) in maternal peripheral blood with normal (A) and decreased (B) magnesium level in uncomplicated and gestosis(preeclampsia)-complicated pregnancy
  2. Table 2. Lymphocytes subpopulation rate (%) in maternal peripheral blood with normal (A) and decreased (B) magnesium level in uncomplicated and gestosis(preeclampsia)-complicated pregnancy

References

1. Aylamazyan E.K., Novikov B.N., Zaynulina M.S., Ryabtseva I.T., Tarasova M.A. Gestoz. V kn.: Aylamazyan E.K., ed. Obstetrics. Textbook for medical schools. 8th ed. St. Petersburg: SpetsLit; 2014: 194-207. (in Russian)

2. WHO Guidelines for the prevention and treatment of pre-eclampsia and eclampsia. WHO; 2014. 48p. (in Russian)

3. Russian Statistical Yearbook. Moscow: Rosstat; 2013. 717p. Available at: http://www.gks.ru/bgd/regl/b13_13/Main.htm. (in Russian)

4. Torchinov A.M., Kuznetsov V.P., Dzhonboboeva G.N., Sarahova D.H., Tsahilova S.G. Topical issues of modern obstetrics: preeclampsia pregnancy – problems and solutions. Lechaschiy vrach. 2010; 11: 16-22. (in Russian)

5. Say L., Chou D., Gemmill A., Tunçalp Ö., Moller A.B., Daniels J. et al. Global causes of maternal death: a WHO systematic analysis. Lancet Glob. Health. 2014; 2(6): e323-33.

6. Veropotvelyan P.N., Veropotvelyan N.P., Smorodskaya E.P., Lazarenko A.T. The modern view on the problem of preeclampsia. Meditsinskie aspektyi zdorovya zhenschinyi. 2011; 6: 43-52. (in Russian)

7. Gromova O.A., Lisitsyin E.Yu., Torshin I.Yu., Gracheva O.N. Magnesium secrets Cochrane Library: modern view on the problem. Rossiyskiy vestnik akushera-ginekologa. 2011; 11(5): 20-7. (in Russian)

8. Apostol A., Apostol R., Ali E., Choi A., Ehsuni N., Hu B. et al. Cerebral spinal fluid and serum ionized magnesium and calcium levels in preeclamptic women during administration of magnesium sulfate. Fertil. Steril. 2010; 94(1): 276-82.

9. Tavana Z., Hosseinmirzaei S. Comparison of maternal serum magnesium level in pre-eclampsia and normal pregnant women. Iran Red. Crescent. Med. J. 2013; 15(12): e10394.

10. Tetruashvili N.K., Gromova O.A., Serov V.N. The use of magnesium citrate allows for the prevention of preterm birth in pregnant women with a high risk of miscarriage. Russkiy meditsinskiy zhurnal. 2012; 20(17): 846-51. (in Russian)

11. Poston L. Endothelial dysfunction in pre-eclampsia. Pharmacol. Rep. 2006; 58(Suppl.): 69-74.

12. Laires M.R., Monterio C. Exercise, magnesium and immune function. Magnes. Res. 2008; 21(2): 92-6.

13. Zhao J., Lei Z., Liu Y., Bo Li, Zhang L., Fang H. et al. Human pregnancy up-regulates Tim-3 in innate immune cells for systemic immunity. J. Immunol. 2009; 182(10): 6618-24.

14. Yarilin A.A., eds. Immunology. Textbook. Moscow: GEOTAR-Media; 2010. 752p. (in Russian)

15. Peresada O.A. Correction of magnesium deficiency with obstetric and gynecological pathology. Meditsinskaya panorama. 2004; 8: 73-5. (in Russian)

16. Sidorenko V.N., Sharaya N.N., Kuhta I.S. Modern possibilities of preclinical diagnosis of preeclampsia. Voennaya meditsina. 2012; 3: 65-70. (in Russian)

17. Mihaylova V.A., Onohina Ya.S., Ovichinnikova O.M., Mirashvili M.I., Zaynulina M.S., Selkov S.A., Sokolov D.I. Phenotypic characterization of CD4 + T lymphocytes in peripheral blood in normal pregnancy and preeclampsia. Meditsinskaya immunologiya. 2012; 14(3): 195-200. (in Russian)

18. Saito S., Nakashima A., Shima T., Ito M. Th1/Th2/Th17 and regulatory T-Cell paradigm in pregnancy. Am. J. Reprod. Immunol. 2010; 63(6): 601-10.

19. Gasanova D.D., Kudryashova A.V., Panova I.A. Characteristics of differentiation and activation of T-helper cells proliferating in gestosis. In: Proceedings of the XI All-Russian Scientific Forum "Mother and Child". Moscow; 2010: 48-9. (in Russian)

20. Hamidullina Z.G., Ukyibasova T.M. Research the number of individual lymphocyte subsets of peripheral blood and decidua of the placenta in women with pre-eclampsia complicated by pregnancy. Vestnik Kyirgyizsko-Rossiyskogo slavyanskogo universiteta. 2011; 11(7): 127-9. (in Russian)

21. Laresgoiti-Servitje E., Gomez-Lopez N., Plson D.M. An immunological insight into the origins of the pre-eclampsia. Hum. Reprod. Update. 2010; 16(5): 510-24.

22. Mjösberg J., Berg G., Jenmalm M.C., Ernerudh J. FoxP3+ regulatory T cells and T helper 1, T helper 2, and T helper 17 cells in human early pregnancy decidua. Biol. Reprod. 2010; 82(4): 698-705.

23. Santner-Nanan B., Peek M.J., Khanam R., Ritcharts L., Zhu E., Fazekas de St Groth B., Nanan R. Systematic increase in the ratio between Foxp3+ and IL-17-producing CD4+ T cells in healthy pregnancy but not in preeclampsia. J. Immunol. 2009; 183(11): 7023-30.

24. Warning J.C., McCracken S.A., Morris J.M. A balancing act: mechanisms by which the fetus avoids rejection by the maternal immune system. Reproduction. 2011; 141(6): 715-24.

25. Arzhanova O.N., Selkov S.A., Lesnichiya M.V., Mihaylova V.A., Sokolov D.I., Stepanova O.I. Clinical and immunological aspects of preeclampsia prediction. In: Proceedings of the XI All-Russian Scientific Forum "Mother and Child". Moscow; 2010: 15-6. (in Russian)

26. Sokolov D.I., Selyutin A.V., Lesnichaya M.V., Arzhanova O.N., Selkov S.A. Subpopulations of lymphocytes in peripheral blood of pregnant women with preeclampsia. Zhurnal akusherstva i zhenskih bolezney. 2007; 56(4): 17-23. (in Russian)

27. Saveleva G.M., Krasnopolskiy V.I., Strizhakova A.N., Kurtser M.A., Radzinskiy V.E., Shalina R.I. What classification of gestosis (preeclampsia) should adhere to the physician on a daily basis? Zhurnal akusherstva i zhenskih bolezney. 2013; 62(1): 5-9. (in Russian)

28. Makulova M.V., Chepanov S.V., Sokolov D.I., Selkov S.A. Soluble intercellular adhesion molecule-1 and endothelin are nonspecific markers of endothelial dysfunction in gestosis. Akusherstvo i ginekologiya/Obstetrics and gynecology. 2015; 2: 27-32. (in Russian)]

Received 25.09.2015
Accepted 02.10.2015

About the Authors

Makulova Maria Vladimirovna, post-graduate student of Obstetrics and Gynecology Department of I.P. Pavlov First Saint-Petersburg State Medical University, Health Department of Russian Federation. 197022, Russia, Saint-Petersburg, L. Tolstogo str. 6/8. E-mail: makulovaMV@gmail.com
Selutin Alexandr Vasil’evich, Candidate of Biological Science, Senior Research Fellow of Laboratory of Immunology of D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology, Northwest Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. 199034, Russia, Saint-Petersburg, Mendeleevskaya liniya 3
Selkov Sergei Alekseevich, Doctor of Medical Science, Professor, Head of Laboratory of Immunology of D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology, Northwest Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. 199034, Russia, Saint-Petersburg, Mendeleevskaya liniya 3. E-mail: selkovsa@mail.ru

For citations: Makulova M.V., Selyutin A.V., Selkov S.A. Impact of hypomagnesemia on the subpopulation composition of maternal peripheral blood lymphocytes in gestosis-complicated pregnancy. Akusherstvo i ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2016; (3): 32-36. (in Russian)
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.3.32-36

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.